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{{NoteTA
|G1=Physics
}}
在{{link-en|热力学历史|History of thermodynamics}}上，'''《关于多相物质平衡》'''（{{lang-en|On the Equilibrium of Heterogeneous Substances}}）是美国数学工程师[[约西亚·吉布斯]]所写的一篇300页的论文。它与[[赫尔曼·冯·亥姆霍兹]]1882年的论文《[[热力学化学过程]]》（{{lang-de|Thermodynamik chemischer Vorg&auml;nge}}）一起被认为热力学领域开创性的论文。他们同时也创立了[[物理化学]]的重要分支——[[化学热力学]]。<ref>{{cite book | last = Ott | first = Bevan J.  | coauthors = Boerio-Goates, Juliana | title = Chemical Thermodynamics – Principles and Applications | publisher = Academic Press | year = 2000 | id = ISBN 0-12-530990-2}}</ref><ref name="Servos">{{cite book | last = Servos | first = John, W. | title = Physical Chemistry from Ostwald to Pauling | url = https://archive.org/details/physicalchemistr0000serv | publisher = Princeton University Press | year = 1990 | id = ISBN 0-691-08566-8}}</ref>

吉布斯的此论文将化学、物理、电气、[[电磁感应|电磁]]现象整合成一个连贯的体系，标志着化学热力学的开端。此文引入的[[化学势]]、[[相律]]等概念奠定了现代物理化学的基础。美国作家[[比爾·布萊森]]将其称作“热力学[[自然哲学的数学原理|原理]]”。<ref>{{cite book | last = Bryson | first = Bill | title = A Short History of Nearly Everything | url = https://archive.org/details/shorthistoryofne00unse | pages = [https://archive.org/details/shorthistoryofne00unse/page/116 116]–17,121 | publisher = Broadway Books | year = 2003 | id = ISBN 0-7679-0818-X}}</ref> 

《关于多相物质平衡》最早分几部分在1875年到1878年间发表在一本相对晦涩的美国期刊《康涅狄格学院学报》（Transactions of the Connecticut Academy）上，而大部分引用此文的文章中所写的1876年是最关键的一年。<ref>Gibbs, Willard, J. (1876). ''Transactions of the Connecticut Academy'', III, pp. 108-248, Oct. 1875-May 1876, and pp. 343-524, May 1877-July 1878.</ref>该文一直没有较大的影响，直到[[威廉·奥斯特瓦尔德]]和[[亨利·路易斯·勒夏特列]]分别将其翻译为德文和法文。

==概述==
吉布斯对数学物理的第一项贡献是1873年发表在《康涅狄格学院学报》上的两篇论文：《[[流体]]热力学的[[图示]]》（Graphical Methods in the Thermodynamics of Fluids）和《表面物质热力学性质的几何表示》（Method of Geometrical Representation of the Thermodynamic Properties of Substances by means of Surfaces）。这以后他最重要的论文就是这篇《关于多相物质平衡》（分两部分于1876年和1878年发表）。这篇300页的论文是不朽的丰碑，它描述了[[热力学第一定律]]、[[热力学第二定律]]、[[热力学的基本关系]]，并适用于在任何[[热力学系统]]中用[[拉格朗日]]计算和[[相变]]等三维图形语言预测和量化热力学[[自发过程|反应趋势]]。<ref name="Gibbs">{{cite book | last = Gibbs | first = J. Willard | title = The Scientific Papers of J. Willard Gibbs - Volume One Thermodynamics | publisher = Ox Bow Press | year = 1993 | id = ISBN 0-918024-77-3 | url = http://books.google.com/books?id=-neYVEbAm4oC&dq=scientific+papers+of+j+willard+gibbs | access-date = 2011-12-02 | archive-date = 2015-04-17 | archive-url = https://web.archive.org/web/20150417072229/http://books.google.com/books?id=-neYVEbAm4oC&dq=scientific+papers+of+j+willard+gibbs | dead-url = no }}</ref>正如[[亨利·路易斯·勒夏特列]]所说：“它开创了化学科学的新分支，重要性可以和[[拉瓦锡]]所创的相媲美。”此文由德国人[[威廉·奥斯特瓦尔德|奥斯特瓦尔德]]（他称吉布斯为化学热力学的奠基人）在1891年译成德文。1911年，勒夏特列将此文译成法文。<ref>[http://www.1911encyclopedia.org/Josiah_Willard_Gibbs Josiah Willard Gibbs] {{Wayback|url=http://www.1911encyclopedia.org/Josiah_Willard_Gibbs |date=20130517220546 }} - Britannica (1911).</ref> 

吉布斯的平衡论文被认为是19世纪物理学最重要的成就之一，也是[[物理化学]]的开创标志之一。<ref name="Servos" />这些论文中吉布斯应用热力学解释物理化学现象，并解释了一些孤立的、令人费解的事实之间的相互关系。

吉布斯关于多相平衡的论文包括以下内容： 

* 一些[[化学势]]概念
* 一些[[自由能]]概念
* [[系综]]的设想（[[统计力学]]领域的基础）
* [[吉布斯相律|相律]]

==论述==
<div style="font-size:115%">
{{cquote|Die Energie der Welt ist konstant.
Die Entropie der Welt strebt einem Maximum zu.
|[[鲁道夫·克劳修斯|克劳修斯]]<ref> Clausius, R. (1865). ''The Mechanical Theory of Heat – with its Applications to the Steam Engine and to Physical Properties of Bodies.'' London: John van Voorst, 1 Paternoster Row. MDCCCLXVII.</ref>}}</div>
<center>（[[世界]]的[[能量]]是常数。[[世]]界的[[熵]]趋于最大。）</center>

对这些定律的理解决定了考虑系统的任何可能状态的[[能量]]和[[熵]]对于任何[[材质系统]]都适用。在两个不同[[热力学状态|状态]]之间转换的能量之差就是[[热力学系统|系统]]接受或产生的[[功]]和[[热]]，而熵的变化是任何可能状态数值的[[积分]]：

:<math>\Delta S=\int \frac{\Delta Q}{T}</math>

其中△Q表示从外部获得的热量，T表示获得热量的那部分系统的[[温度]]。能和熵的数值变化是系统从一个状态到另一个状态的本质特征。对于被认为理论上完美[[力学]]和热力学方法，做功或提供热量使系统转换成另一种状态，功和热的合计值或积分值是等效的：

:<math>\Delta S=\int \frac{\Delta Q}{T}</math>

但它是不仅关于能量和熵具有突出重要性的系统的外部关系。在简单的[[机械系统]]中，例如讨论的理论力学，可以对外部系统只有一种功能——[[机械功]]，这表明系统的这种功能在平衡理论中起主导作用。达到平衡状态时，这种功能将消失，因此对于一个能对外部系统产生两种功能的[[热力学系统]]，例如所有的材质系统，这表明系统的双重功能几乎提供了一个简单的判断平衡的标准。

==参考资料==
{{reflist}}

==外部链接==
* 吉布斯的论文 《[http://web.mit.edu/jwk/www/docs/Gibbs1875-1878-Equilibrium_of_Heterogeneous_Substances.pdf 关于多相物质平衡]{{Wayback|url=http://web.mit.edu/jwk/www/docs/Gibbs1875-1878-Equilibrium_of_Heterogeneous_Substances.pdf |date=20121026100849 }}》
[[Category:热力学]]
[[Category:1870年代科学]]
[[Category:1876年科学]]
[[Category:物理學書籍]]
[[Category:1876年作品]]